(57)【要約】  【課題】  ＭＡＬＤＩとＳＡＬＤＩとを同時測定可能なサンプルプレートを提供する。  【解決手段】  サンプルプレート２にはＭＡＬＤＩ用ウェル４が深さD１で穿孔され、ＳＡＬＤＩ用ウェル３が底面開口の状態で開孔されている。ウェルの開孔深さD２は、D１＝D２となるように、裏面からの凹部７にて調整される。凹部７には、表面が多孔質化されイオン化能を備えた機能性プレート１１がウェル３の底面を塞ぐように固定され、ＳＡＬＤＩ用機能性ウェル３を形成する。機能性ウェル３にはサンプル分散液Ｓ１が、ＭＡＬＤＩ用ウェル４にはマトリックスとサンプル分散液Ｓ２が、夫々滴下乾固されて、レーザによりイオン化される。ＭＡＬＤＩ用ウェル４とＳＡＬＤＩ用機能性ウェル３の底面は同一平面上にあるため、レーザの焦点距離は双方で一致し、両測定が同じＲＵＮで実行可能となり、ＭＡＬＤＩとＳＡＬＤＩとの同時測定が可能で、低分子物質と高分子物質との同時分析が可能となる。【選択図】      図５
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
サンプルを保持するための複数のウェルを備えたサンプルプレートであって、
前記複数のウェルの一部は、その内底面がサンプルにエネルギーを与えることによりイオン化させる機能を有する機能性プレートで構成されている機能性ウェルであることを特徴とするサンプルプレート。
【請求項２】
前記複数のウェルの一部は、底面が開口とされており、該開口部に機能性プレートを固定することにより前記機能性ウェルを形成したことを特徴とする請求項１記載のサンプルプレート。
【請求項３】
前記機能性ウェルは、底面開口部よりも面積の大きな機能性プレートを裏面側から固定することにより形成したものであることを特徴とする請求項２記載のサンプルプレート。
【請求項４】
前記機能性ウェルとそれ以外のウェルとは、底面が同一平面上にあるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のサンプルプレート。
【請求項５】
前記機能性ウェルは、ＤＩＯＳ又はＳＡＬＤＩの機能を有する請求項１乃至４のいずれかに記載のサンプルプレート。
【請求項６】
サンプルプレート上のサンプルをイオン化するイオン化部、質量弁別部、イオン検出部を少なくとも備えてなる質量分析装置であって、前記サンプルプレートとして請求項１乃至５のいずれかに記載のサンプルプレートを備えてなる質量分析装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、サンプル（被分析試料）を保持するためのサンプルプレート及びこれを備えた質量分析装置に関し、特にサンプルプレートの構成に特徴を有するものである。このサンプルプレートは、保持された試料にエネルギーを与えることによりこれをイオン化して雰囲気中に放出するものとして用いられ、質量分析装置、特にシリコン上脱離イオン化法（ＤＩＯＳ：Desorption/Ionization on (porous)Silicon）や表面支援レーザ脱離イオン化法（ＳＡＬＤＩ：Surface Assisted Laser Desorption/Ionization）に用いられるサンプルプレートとして好適に利用される。
【背景技術】
【０００２】
臨床、生化学などの分野において、タンパク質などのサンプルに対して定性あるいは定量分析を行うために、質量分析装置が多用されている。これは、サンプルにエネルギーを与えることによって生ずるイオンの質量（ｍ）と電荷数（ｚ）を利用して物理的なフィルタリングを行って得た質量スペクトルから分析を行うもので、例えば、生成イオンがイオン発生部から検出器に到達するまでの時間を利用して定性・定量分析を行う飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＳ：Time of Flight Mass Spectrometry）等が知られている。
【０００３】
図１に飛行時間型質量分析装置の一般的な構成例を示す。
装置は、大別してイオン発生部５、ドリフト部６、検出部（検出器）１０とから構成されており、これらの部屋は10-4〜10-5Pa程度の真空度に保たれている。分析されるサンプルは、サンプルプレート２上に保持されており、これに光源８からレーザ光等のエネルギービームを照射するなどの適当な方法でエネルギーを与えると、サンプルはイオン化すると同時にアブレーション現象により気相中に放出される。サンプルプレート２とリペラー電極９間に適当な電圧を印加すると、生成した様々な質量数を有するイオンは、同一のエネルギーを与えられた上でドリフト部６内に引き出される。このとき、サンプルプレート２とリペラー電極９との間の電位差をＥとすると、電荷ｑに与えるエネルギーはｑＥであるから、これが全て運動エネルギーに変換されると次式の関係が成り立つ。
【０００４】
ｑＥ＝１／２・ｍ・ｖ2    ・・・式（１）
【０００５】
従って、図２に示すように、分子量ｍの小さいイオンほど速度ｖは高速になるので、ｍの大きいイオンより短時間で検出器１０に到達することになる。飛行時間型質量分析装置ではこの到達時間差を利用して、サンプルの定性・定量分析を行う。
【０００６】
こうした分析手法において、特にタンパク質などの生体物質やポリマーのような分子量が大きいサンプルを分析する場合などにおいては、サンプルをマトリックスと称する有機化合物と混合した上でサンプルプレート上に滴下・乾固して保持させ、これにエネルギービームを照射することにより試料を脱離およびイオン化して質量分析を行うＭＡＬＤＩ（Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization）法が一般に知られている。図３に示すように、サンプルプレート２にはサンプルを滴下するためのウェル４が複数設けられており、サンプル滴下の位置決めを行うと共に、該ウェル４をターゲットエリアとして自動的に位置決めしてレーザ照射を行うことにより分析自動化の一助とされている。
【０００７】
一方で、サンプルをマトリックス添加することなくイオン化する手法も考案され、実用化されつつある。その代表的なものにＤＩＯＳ法（Desorption/Ionization on (porous)Silicon：特許文献１）がある。このイオン化法では、サンプルのイオン化能をサンプルプレート自体に付加する手法であって、図４に示すように、Ｓｉ基板２１の表面にスポット状にアノーダイジング処理(Anodizing Treatment：電気化学的陽極酸化法の一種)を行うことにより、サブミクロンオーダーの多孔質部からなる機能性ウェル２２を形成したものをサンプルプレートとして用いる。図４左図は機能性ウェル１個分の拡大断面図である。この様なプレートを用いて、適当な分散剤に分散させたサンプルを機能性ウェル２２に滴下・乾固させた後、機能性ウェル２２をターゲットエリアとして位置決めしてレーザ照射を行うことによりサンプルをイオン化している（非特許文献１）。また、ＤＩＯＳの名前の由来はＳｉを基材とすることにあるが、Ｓｉ以外の材質を基材とするＳＡＬＤＩ法などのその他のマトリックスフリーイオン化法でも同様の効果が得られることが報告されている（非特許文献２、３、４）。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，２８８，３９０号公報
【０００９】
【非特許文献１】http://www.waters.co.jp/product/column/massprep/dios_target.html
【００１０】
【非特許文献２】Bull.Koream Chem.Soc.2002,Vol.23,No.2 315-319(参照：http://66.102.7.104/search?q=cache:mu-nxZU1HioJ:newjournal.kcsnet.or.kr/main/j_search/j_download.htm%3Fcode%3DB020226+%EF%BC%B3%EF%BC%A1%EF%BC%AC%EF%BC%A4%EF%BC%A9%E3%80%80mass&hl=ja)
【００１１】
【非特許文献３】http://www.mssj.jp/Japanese/Conference/2005/program_2005_C1_SY.html（1A-S1-02）
【００１２】
【非特許文献４】Mei Han, Jan Sunner, J.Am.Soc.Mass Spectrom.2000,11,644-649
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、ＭＡＬＤＩ法は、分析手法としては高感度ではあるものの、マトリックス自体も分解・イオン化されるため、これらが低分子量のバックグラウンドノイズとなり、低分子化合物のサンプル分析には不適である。一方で、マトリックスを使用しないＳＡＬＤＩ等のマトリックスフリー法は、感度には劣るが低分子化合物の分析に使用できる。
【００１４】
このため、低分子量と高分子量の物質が混在するサンプルを分析するためには、ＭＡＬＤＩ法とマトリックスフリー法の両方で分析を行う必要があるが、上述したように、ＭＡＬＤＩ法とマトリックスフリー法とでは、用いるサンプルプレートが異なるため、都度サンプルプレートを交換する必要があるという煩わしさがあった。
【００１５】
交換の手間に加えて、サンプルへのレーザ照射は、サンプルプレートの分析前の位置決めによってレーザ照射位置の位置決めを自動制御にて行い、自動分析可能に構成されているが、サンプルプレートを交換した場合には、都度、自動制御装置との相対的な位置決めが必要になるという煩わしさがあった。
【００１６】
双方のサンプルプレートを並べて設置することも考えられるが、この場合にはプレート設置面積が倍になることから、プレート設置台やその駆動機構も大型化するという新たな問題が生じてしまう。
【００１７】
本考案はこうした技術的課題や要求仕様を鑑みて為されたものであり、サンプルプレートの交換や、交換に伴う再度の位置決めを要することなく、低分子量から高分子量までのサンプルを一度に分析可能とするサンプルプレート及びこれを用いた質量分析装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するため、本考案では次の構成を採る。
【００１９】
（請求項１）
サンプルを保持するための複数のウェルを備えたサンプルプレートであって、
前記複数のウェルの一部は、その内底面がサンプルにエネルギーを与えることによりイオン化させる機能を有する機能性プレートで構成されている機能性ウェルであることを特徴とするサンプルプレート。
【００２０】
（効果）
一つのサンプルプレートにてＭＡＬＤＩ法とマトリックスフリー法とを実施することができ、サンプルプレートを交換することなく低分子量から高分子量まで広範囲な分析を一度に行うことができる。また、交換の必要がないので、レーザ照射のための位置決めもし直す必要がない。
【００２１】
（請求項２）
複数のウェルの一部は、底面が開口とされており、該開口部に機能性プレートを固定することにより前記機能性ウェルを形成したことを特徴とする請求項１記載のサンプルプレート。
【００２２】
（効果）
一つのサンプルプレートにおいて、複数のウェルのうちの幾つかのみを機能性ウェルとして作製するためには、非機能性ウェル以外の部分のマスキングなどの作業工程が必要となり、作業手間、作業時間、製作コストの面で問題となるが、ウェル底面を開口とし、別途作製した機能性プレートを一部のウェルに固定することにより、製作工程や製作時間を大幅に低減することができる。
【００２３】
（請求項３）
機能性ウェルは、底面開口部よりも面積の大きな機能性プレートを裏面側から固定することにより形成したものであることを特徴とする請求項２記載のサンプルプレート。
【００２４】
（効果）
底面を開口したウェルの底部に機能性プレートを嵌め込むよりも、裏面（レーザ照射側と反対側）から底面開口部よりも面積の大きな機能性プレートを固定する方が作業が簡易で効率が良い。
【００２５】
（請求項４）
機能性ウェルとそれ以外のウェルとは、底面が同一平面上にあるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のサンプルプレート。
【００２６】
（効果）
サンプルをイオン化させる際には、レーザなどのエネルギービームを照射するが、この時、ウェル底面に焦点がくるように調整されている。機能性ウェルとそれ以外のウェルとは、底面が同一平面上にあるように構成されていることによって、照射光焦点の再調整が不要になる。
【００２７】
（請求項５）
機能性ウェルは、ＤＩＯＳ又はＳＡＬＤＩの機能を有する請求項１乃至４のいずれかに記載のサンプルプレート。
【００２８】
（効果）
マトリックスフリー法であるＳＡＬＤＩ、ＤＩＯＳに好適に利用できる。
【００２９】
（請求項６）
サンプルプレート上のサンプルをイオン化するイオン化部、質量弁別部、イオン検出部を少なくとも備えてなる質量分析装置であって、前記サンプルプレートとして請求項１乃至５のいずれかに記載のサンプルプレートを備えてなる質量分析装置。
【００３０】
（効果）
質量分析装置用サンプルプレートとして利用した場合には、広範囲の質量数を一度に分析できる質量分析装置とすることができ好適である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図を参照して本考案の実施形態について説明する。
本考案に係る質量分析装置は、全体構成において従前のものと相違ない。例えば、図１に一例を示す飛行時間型質量分析装置１は、大別してイオン発生部（イオン化部）５とドリフト部（質量弁別部）６を備え、これらの部屋は10-4〜10-5Pa程度の真空度に保たれている。被分析物であるタンパク質などのサンプルはサンプルプレート２上に保持されており、これに光源８から赤外線レーザ光等のエネルギービームを照射するなどの適当な方法でエネルギーを与えると、サンプルはイオン化すると同時に気相中に放出される。サンプルプレート２とリペラー電極９間に適当な電圧を印加すると、生成した様々な質量数を有するイオンは、同一のエネルギーを与えられた上でドリフト部６内に引き出される。このとき、サンプルプレート２とリペラー電極９との間の電位差をＥとすると、電荷ｑに与えるエネルギーはqEであるから、これが全て運動エネルギーに変換されると前述した式（１）の関係が成り立つ。従って、分子量ｍの小さいイオンほど速度ｖは高速になるので、ｍの小さいイオンほど短時間で検出器（イオン検出部）１０に到達することになる。飛行時間型質量分析（ＴＯＦ−ＭＳ）ではこの到達時間差を利用して、サンプルの定性・定量分析を行う。
【００３２】
ここでは、質量弁別部が飛行時間型である質量分析装置を例に説明しているが、イオントラップ型などの時間分離型の質量分析装置であっても勿論構わない。また、顕微分析装置など質量分析以外の顕微観察などの機能を主目的とする複合機であっても構わない。サンプルプレートを利用する公知の技術への適用が可能である。
【００３３】
臨床等の分野で多用されるこの種の分析装置においては、一般に数μ〜ｍｌ程度の微量な試料を多数分析するケースが多いので、１枚のサンプルプレート上に多数の試料を保持させたいという要求がある。そのため、サンプルプレート上には、できるだけ多数の試料を保持させるスポット（ウェル）を設けると共に、どの位置にどの試料があるかを容易に把握できる必要がある。あるいは、サンプルプレート上の任意の座標のスポットを自動化装置によってレーザ照射位置まで移動させる機能を有する自動分析化が望まれており、そのためにも、サンプルプレート上のターゲットスポットが常に規則性を持って形成されていることが望ましい。
【００３４】
このような質量分析装置において用いられる本考案に係るサンプルプレートの構成として、ＭＡＬＤＩとＤＩＯＳとを同時に実施できるサンプルプレートを例示する。ＤＩＯＳ以外にもＳＡＬＤＩなどその他の種類のマトリックスフリーイオン化にも適用できることは言うまでもない。
【００３５】
図６に示すように、サンプルプレート本体２は、例えばアルミニウム薄板などの金属平板であって、ＴＯＦ−ＭＳ分析のための電気的コンタクトが可能とされている。薄板の厚さや材質には特にこだわらないが、真空中で使用される場合にはアウトガスの少ない金属が好適である。プレート表面側には複数のＭＡＬＤＩ用ウェル４が深さD１で穿孔されている。また、同プレートには一部のウェルがＤＩＯＳ用ウェル３として底面開口の状態で開孔されている。このとき、ＤＩＯＳ用ウェル３の開孔深さD２は、D１＝D２となるように、プレート２裏面からの凹部７にて調整されている。
【００３６】
ウェル３、４の形成には、パンチングや研削など、公知の加工手段が利用できる。また、ウェルの配列は、適用される質量分析装置のサンプルの自動位置決め座標に準じたものであることが望ましいが、形状や寸法は任意に選択が可能である。
【００３７】
凹部７には、表面が多孔質化されイオン化能を備えた機能性プレート１１がウェル３の底面を塞ぐように固定され、機能性ウェルを形成する（図５、図１０）。機能性プレート１１の固定の際には、両方のプレートを完全に接合してしまっても良いし、密着性良く重ね合わせておくだけでも良い。重ね合わせの際には、ウェル３に滴下されるサンプルが漏洩しないよう液密であることが要求される。固定面が液密であれば固定方法には特に限定されない。例えば導電性カーボン両面テープ等で貼り付けたり、金属ペースト、接着剤で固定するようにしても良いが、機能性プレート１１の交換の容易性を考慮すれば、図８に示すように金属や樹脂等のクリップ１３で圧接固定したり、図９に示すように溶接またはボルト固定したイタバネ１４等で機能性プレート１１を抑えるようにすることが望ましい。
【００３８】
機能性プレート１１としては、図７に示すように、例えば０．５ｍｍのＳｉ基板の片側表面に対してアノーダイジング処理を施し、基板の片側全面に多孔質層１２を形成して機能性プレート１１としたものを用いることができる。図４に示したような多孔質部をスポット形成した従前の機能性プレートであっても、本考案に適用することは可能であるが、スポット形成には、レジスト塗布→露光→開口部エッチング→アノーダイジング処理→レジスト除去などの工程が必要であるため、表面全面へのアノーダイジング処理１工程だけで済む図７のものの方が、作製工程や作業時間、製造コストの面で有利である。
【００３９】
このようにして作製された図５に示す本考案に係るサンプルプレート２は、底面開口のウェル３の底面に機能性プレート表面が露出した機能性ウェルとなっており、ＤＩＯＳ用ウェルとして好適に使用される。同時にその余の有底ウェル４はＭＡＬＤＩ用ウェルとして使用される。サンプルプレート２は、自動分析装置のＸ−Ｙステージ上に位置決めされて載置され、例えばウェル３、４のＸ−Ｙ座標が認識される。ＭＡＬＤＩ等の自動分析装置は市販品であり公知公用であるのでここでは説明を割愛する。ＤＩＯＳ用機能性ウェル３にはサンプル分散液Ｓ１が、ＭＡＬＤＩ用ウェル４にはマトリックスとサンプル分散液Ｓ２が、それぞれ滴下乾固される。このようにしてサンプルは各ウェル底面に固定される。自動化装置の制御によってＸ−Ｙステージが駆動され、順次任意の座標のウェルがレーザ照射位置まで移動し、レーザが照射されてサンプルのイオン化が行われる。本考案に係るサンプルプレート２では、ＭＡＬＤＩ用ウェル４の底面とＤＩＯＳ用機能性ウェル３の底面が同一平面上にあるように構成されているため、レーザの焦点距離はＭＡＬＤＩとＤＩＯＳとで一致し、両測定が同じＲＵＮで実行可能であり、測定のスループットを向上させることができる。
【００４０】
このようにしてＭＡＬＤＩとＤＩＯＳとの同時測定が可能となり、低分子物質と高分子物質との同時分析が可能となる。上述した実施例構成に限らず、同効果を奏する範囲で構成を変形実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本考案に係るサンプルプレートは、質量分析装置用サンプルプレートとして好適に使用されるが、その他、サンプルのイオン化を要する装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】飛行時間型質量分析装置の一般的な構成例を示す説明図である。
【図２】飛行時間型質量分析装置の分析原理を示す説明図である。
【図３】従来のＭＡＬＤＩ用サンプルプレートの説明図である。
【図４】従来のＳＡＬＤＩ用サンプルプレートの説明図である。
【図５】本考案に係るサンプルプレートの作製例を示す断面図である。
【図６】本考案に係るサンプルプレート本体の作製例を示す断面図である。
【図７】本考案に係るサンプルプレートの機能性プレートの作製例を示す図である。
【図８】本考案に係るサンプルプレートの作製例を示す断面図である。
【図９】本考案に係るサンプルプレートの作製例を示す図である。
【図１０】本考案に係るサンプルプレートの作製例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・飛行時間型質量分析装置
２・・・サンプルプレート
３・・・機能性ウェル
４・・・ＭＡＬＤＩ用ウェル
５・・・イオン発生部
６・・・ドリフト部
８・・・レーザ光源
９・・・リペラー電極
１０・・・検出器
１１・・・機能性プレート
１２・・・多孔質層
１３・・・クリップ
１４・・・イタバネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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